[发明专利]制备催化的碳质微粒的方法

说明书

发明领域

本发明涉及制备基本自由流动的载有碱金属气化催化剂的煤微粒的方法，所述碳质微粒适合作为原料用于经由该载有催化剂的碳质微粒在蒸汽存在下的催化气化生产气态产物，特别是甲烷。

发明背景

考虑到许多因素，如更高的能源价格和环境关系，由较低燃料值的碳质原料，如石油焦和煤生产增值气态产物受到持续的关注。例如在US3828474、US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、US4541841、US4551155、US4558027、US4606105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167961A1、US2006/0265953A1、US2007/000177A1、US2007/083072A1、US2007/0277437A1、US2009/0048476A1、US2009/0090056A1、US2009/0090055A1、US2009/0165383A1、US2009/0166588A1、US2009/0165379A1、US2009/0170968A1、US2009/0165380A1、US2009/0165381A1、US2009/0165361A1、US2009/0165382A1、US2009/0169449A1、US2009/0169448A1、US2009/0165376A1、US2009/0165384A1、US2009/0217584A1、US2009/0217585A1、US2009/0217590A1、US2009/0217586A1、US2009/0217588A1、US2009/0217589A1、US2009/0217575A1、US2009/0217587A1、US2009/0220406A1、US2009/0229182A1、US2009/0246120A1、US2009/0259080A1、US2009/0260287A1和GB1599932 中公开了此类材料的催化气化以制造甲烷和其它增值气体。

通常，碳质材料，如煤或石油焦可通过该材料在碱金属催化剂源和蒸汽存在下在升高的温度和压力下的气化转化成多种气体，包括增值气体，如甲烷。从气化器产生的粗制气体中除去细的未反应碳质材料，在多个工艺中冷却和洗涤该气体以除去不合意的污染物和其它副产物，包括一氧化碳、氢气、二氧化碳和硫化氢。

尽管已建议通过将碳质材料与所选催化剂混合来改进该材料的气化，但迄今提出的方法尚未完全成功。例如，用催化剂浸渍此材料的已知方法包括（a）用催化剂溶液喷洒碳质材料和（b）将碳质材料浸泡在催化剂溶液中。这些煤浸渍方法的缺点在于产生催化剂载荷没有高度分散的材料和因此具有降低的气化效率。这些已知方法还是耗能的（energy intensive），因为为了诸如降低水分的目的，必须在不同的步骤中向该工艺中加入相当大量的热。

因此，在本领域中需要提供将催化剂加载到碳质原料上的更有效方法，以提供特别适合用于煤气化成甲烷的微粒组合物。。

发明概述

一方面，本发明提供由碳质原料制备基本自由流动的载有碱金属气化催化剂的碳质微粒的方法，该方法包括下列步骤：

（A）提供具有初始含湿量的碳质原料；

（B）研磨该碳质原料；

（C）将来自步骤（B）的碳质原料分级至指定的粒度分布以产生碳质微粒；

（D）使该碳质微粒与一定量的包含一定浓度的碱金属气化催化剂的水溶液接触，以形成具有指定的碱金属原子/碳原子比和第二含湿量的载有碱金属气化催化剂的碳质微粒湿滤饼；和

（E）按需要热处理该载有碱金属气化催化剂的碳质微粒湿滤饼以降低第二含湿量，从而制造基本自由流动的微粒形式的载有碱金属气化催化剂的碳质微粒，

其中：

（a）指定的粒度分布具有至少大约20微米的d5粒度、大约1000微米或更小的d95粒度和大约-75至大约350微米的d50粒度；

（b）步骤（D）的指定的碱金属原子/碳原子比足以提供大约0.01至大约0.10的该基本自由流动的载有碱金属气化催化剂的碳质微粒中的碱金属原子/碳原子比；

（c）步骤（D）中水溶液的量和碱金属气化催化剂的浓度足以提供该载有碱金属气化催化剂的碳质微粒湿滤饼中的指定的碱金属原子/碳原子比；